典型土壤双季稻对Cd吸收累积差异

用盆栽试验方法研究典型土壤双季稻条件下水稻对Cd的吸收累积差异.选取典型水稻土黄泥田(板页岩母质发育)和麻砂泥(花岗岩母质发育),通过添加不同浓度梯度外源Cd,进行盆栽试验,研究双季稻不同生育期土壤有效态Cd(DTPACd)、水稻植株各部位以及糙米Cd累积情况.结果表明,双季稻晚稻生育期土壤有效态Cd大于早稻,黄泥田大于麻砂泥,其差异性均达极显著水平(P0.01).水稻植株各器官(根、茎、叶、壳和糙米)Cd累积量随外源Cd增加和生育期的延长而呈现递增的趋势.不同生育期、不同土壤水稻糙米与植株各器官Cd累积量差异显著,具体表现为:早稻小于晚稻,黄泥田小于麻砂泥.水稻各器官(根、茎、叶、壳和糙米)中Cd含量与土壤有效Cd含量呈显著或极显著正相关关系.应用稻米Cd含量预测模型及水稻累积Cd的特征方程推算出土壤Cd安全阈值为:黄泥田早稻0.98 mg·kg~(-1)和晚稻:0.83 mg·kg~(-1);麻砂泥分别为0.86 mg·kg~(-1)和0.56 mg·kg~(-1).不同母质土壤的安全阈值与环境容量不同,其环境质量标准与污染修复控制措施应该有所区别.     

外源Cl-添加对不同母质土壤溶液Cd2+浓度的影响

土壤镉(Cd)的环境行为与其在土壤溶液中的存在形态以及陪伴离子有关,然而外源Cl~-与土壤溶液中Cd~(2+)的关系以及不同母质土壤对Cd~(2+)的环境行为的影响并没有明确的结论.选取2种水稻土(第四纪红色黏土母质发育的红黄泥、紫色砂页岩母质发育的紫泥田)为研究对象,添加离子态外源Cd~(2+)(0、1、2.5、5 mg·kg~(-1)),平衡老化后添加外源Cl~-(0、0.6、1.2 mg·kg~(-1)),在保持水分恒定的情况下进行模拟培养试验,研究外源Cl~-添加对土壤溶液Cd~(2+)浓度的影响.结果表明,随着外源Cd~(2+)的增加,土壤溶液Cd~(2+)的浓度提高,红黄泥土壤溶液Cd~(2+)的浓度显著高于紫泥田;添加Cl~-会使土壤溶液中Cd~(2+)浓度升高,且Cd~(2+)浓度与外源Cl~-呈显著正相关,红黄泥和紫泥田土壤溶液中Cd~(2+)的平均浓度比不添加Cl~-时Cd~(2+)的平均浓度分别增加了12.74%、51.49%;土壤对Cd~(2+)的吸附关系符合Freundlich等温吸附方程,紫泥田对Cd~(2+)的吸附量显著高于红黄泥,添加Cl~-对红黄泥Cd~(2+)的吸附影响很小,而对紫泥田的影响显著.Cl~-存在下,红黄泥和紫泥田的解吸率分别为12.50%～19.25%、14.76%～24.99%,外源Cl~-添加对Cd~(2+)解吸影响小.综合分析认为,Cl~-对不同土壤Cd~(2+)的吸附解吸行为影响有较大的差异.     

不同母质发育土壤Cd环境行为对水分管理模式的响应差异

为探明不同母质发育稻田土壤Cd环境行为对水分管理模式变化的响应差异,通过不同的水分管理模式(长期淹水、湿润灌溉和干湿交替),在3种外源Cd水平下(0.5、 2.0和5.0mg·kg~(-1)),对2种母质发育稻田土壤(黄泥田和麻砂泥)进行培养试验,分析了土壤氧化还原电位(Eh值)、pH值、土壤溶液Cd含量及土壤Cd赋存形态等指标.结果表明,不同母质发育土壤pH值和Eh值对水分管理模式变化的响应存在差异,土壤pH值变化率分别为长期淹水:-2.61%(黄泥田)和2.25%(麻砂泥),干湿交替:-1.96%(黄泥田)和0.52%(麻砂泥),湿润灌溉:-4.08%(黄泥田)和-0.52%(麻砂泥), 2种母质土壤Eh值与pH值呈极显著负相关; 2种母质类型土壤溶液Cd质量浓度随水分管理模式变化规律一致,且该质量浓度麻砂泥高于黄泥田,其均值分别为:1.03μg·L~(-1)(黄泥田), 1.07μg·L~(-1)(麻砂泥);水分管理模式对不同母质发育土壤中有机结合态和铁锰结合态Cd含量影响不显著,长期淹水会促进Cd向残渣态转化,且在黄泥田中这一促进作用比在麻砂泥中强.因此,在应用水分管理调控土壤Cd生物有效性的过程中,需根据土壤母质类型区别实施.     

基施硅肥对土壤镉生物有效性及水稻镉累积效应的影响

为研究硅肥对土壤Cd生物有效性以及水稻累积重金属Cd的影响,模拟土壤低Cd污染水平(Cd总量为0.72mg·kg~(-1))和土壤高Cd污染水平下(Cd总量为5.08 mg·kg~(-1)),土壤基施0、15、30、60 mg·kg~(-1)的硅肥,进行水稻盆栽种植实验.结果表明,施用15~60 mg·kg~(-1)硅肥能提升水稻各生育期土壤的pH值,降低土壤交换态Cd含量和TCLP提取态Cd含量24.2%~43.7%,12.7%~46.8%,土壤中Si能与Cd形成Si-Cd复合物,降低土壤Cd的生物有效性,且降低效果在土壤低Cd污染水平时优于高Cd污染水平.硅肥提升水稻地上部的生物量尤其是产量.土壤低Cd污染水平下,Si对土壤Cd向水稻地上部的转运有促进和阻碍两种作用,施用量过低(Si 15 mg·kg~(-1))或过高(Si 60 mg·kg~(-1))时均促进土壤Cd向水稻地上部转运,施用量为30 mg·kg~(-1)时则阻碍Cd向上转运.随着Si施用量的增大,糙米Cd含量先上升后下降,范围为0.07~0.15 mg·kg~(-1),均低于0.2 mg·kg~(-1).土壤高Cd污染水平下,Si阻碍Cd向水稻地上部的转运,糙米、谷壳、茎叶的Cd含量分别降低38.7%~48.5%、35.7%~70.7%、30.9%~40.7%,糙米Cd含量范围0.23~0.28 mg·kg~(-1).综合考虑产量和糙米Cd含量,土壤低Cd污染水平下,建议施用30 mg·kg~(-1)的Si;高Cd污染水平下,建议施用Si 15~60 mg·kg~(-1).     

水分管理模式与土壤Eh值对水稻Cd迁移与累积的影响

通过水稻盆栽试验,研究了4种水分管理模式[水稻全生育期湿润灌溉(M)、灌浆期湿润和灌浆期后淹水灌溉(M-F)、灌浆期淹水和灌浆后湿润灌溉(F-M)、全生育期淹水灌溉(F)]对土壤Eh值、Cd生物有效性及对水稻Cd迁移与累积的影响.结果表明土壤Eh值从负值变为正值时,土壤交换态Cd含量先升高后降低.与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻根、茎叶、谷壳、糙米Cd含量,其中M-F和F处理水稻糙米Cd含量分别为0.19 mg·kg~(-1)和0.10 mg·kg~(-1),均低于国家食品污染物限量0.2 mg·kg~(-1)的标准(GB 2762-2012).与M处理相比,F-M、M-F、F处理显著降低水稻地上部Cd累积量和水稻中Cd的转运系数.水稻地上部分Cd累积量、水稻中Cd的转运系数、水稻糙米Cd含量与土壤Eh值均存在正指数关系.4种水分管理模式中,M-F处理的水稻产量最高.虽然威优46被认为是Cd高累积水稻品种,但是在5 mg·kg~(-1)的Cd污染土壤中进行适当的水分管理,威优46糙米Cd含量也能够达到国家标准.因此,为了保证水稻的食品安全和水稻产量,建议采用M-F处理作为水分管理模式,且灌浆期后的土壤Eh值保持在-160~-130 m V范围.     

施加盐基离子调控水稻Cd的吸收与累积

盐基离子含量是土壤肥力的重要指标,也是决定土壤Cd生物有效性的重要因素.为探明盐基离子对稻田系统中Cd迁移、转运与累积的影响,本研究通过水稻盆栽试验,按照土壤中盐基离子的物质的量比施加不同浓度梯度KCl、CaCl_2、NaCl和MgCl_2到模拟制备的轻度(0.5 mg·kg~(-1))和中度(1.5 mg·kg~(-1))Cd污染土壤,分析盐基离子对土壤CaCl_2提取态Cd含量和水稻吸收累积Cd的影响.结果表明:施加盐基离子能够增加土壤阳离子交换量(CEC),在轻度和中度Cd污染土壤中,土壤CaCl_2提取态Cd含量分别下降了24.6%～56.1%和17.0%～71.1%,糙米Cd含量分别降低了9.1%～60.5%和7.2%～36.0%.在轻度和中度Cd污染土壤中,糙米Cd含量与土壤CaCl_2提取态Cd含量之间存在线性正相关关系,根、茎、叶Cd含量与Ca含量均呈线性负相关.     

硅肥耦合水分管理对复合污染稻田土壤As-Cd生物有效性及稻米累积阻控

选取湖南某矿区重金属镉、砷复合污染稻田土,以泰优390号为材料,通过盆栽试验研究湿润灌溉(CK)、农艺措施淹水(WF)、速溶硅肥结合淹水措施(FYsi)、矿物硅肥结合淹水措施(FKsi)及2种硅肥结合淹水(FYK)对土壤中As、Cd生物有效性及水稻糙米中As、Cd累积效应的影响.结果表明,淹水处理土壤p H值上升幅度为0.12~0.72个单位,均呈现先升高再下降,最后趋于中性的规律.淹水后,土壤Eh显著降低,FYsi、FKsi、FYK这3种配合硅肥的淹水处理土壤Eh值显著高于WF处理,与对照相比,淹水处理糙米中Cd含量降低了38.83%~65.05%,其中,WF、FYK处理对糙米Cd累积抑制效果最佳,糙米中Cd含量为0.98 mg·kg~(-1)、0.72 mg·kg~(-1);除WF处理糙米中As含量增加了36.64%外,FYsi、FKsi、FYK处理糙米中As的含量与对照相比分别降低了23.80%、38.10%、47.62%.FYsi、FYK处理对糙米As累积抑制效果最佳,糙米中As含量为0.13 mg·kg~(-1)、0.11 mg·kg~(-1).Cd各提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出极显著的正相关关系(P0.01);可交换态、TCLP提取态As与水稻糙米中As含量无显著相关关系.因此,FYsi、FKsi、FYK这3种施硅耦合淹水处理均可有效阻控稻米镉砷复合污染,其中FYK效果最佳.     

钙镁磷肥对土壤Cd生物有效性和糙米Cd含量的影响

通过水稻盆栽试验,研究了施用钙镁磷肥对Cd污染稻田中Ca、Mg、Cd生物有效性的影响和种植水稻(湘晚籼12号、威优46号)后水稻各部位Ca、Mg、Cd含量的差异.结果表明,施用钙镁磷肥能显著提升土壤pH值,降低土壤TCLP提取态Cd含量,且降低效果随着水稻生育期的延长逐渐增强.与对照相比,施用0.8 g·kg-1的钙镁磷肥,使湘晚籼12号种植土壤和威优46号种植土壤TCLP提取态Cd含量在熟化期、灌浆期、分蘖期、成熟期分别下降了12.7%、15.6%、21.5%、61.9%和12.7%、72.6%、42.1%、59.7%.施用钙镁磷肥能显著增加水稻种植土壤中TCLP提取态Ca、Mg含量,降低TCLP提取态Cd含量,同时显著增加水稻各生育期各部位Ca、Mg含量并降低其Cd含量,水稻各部位中Ca、Mg含量与Cd含量均呈现负相关关系,表明外源Ca和Mg的加入对水稻累积Cd产生了拮抗作用.施用钙镁磷肥能显著降低水稻糙米中Cd含量并提高水稻产量.与对照相比,施用0.2~0.8 g·kg-1的钙镁磷肥,水稻湘晚籼12号和威优46号糙米中Cd含量分别下降了36.8%~52.6%和53.3%~75.6%.威优46号比湘晚籼12号更易将土壤Cd向水稻籽粒中转运.     

组配改良剂对污染稻田中铅、镉和砷生物有效性的影响

选取湖南某矿区重金属和砷复合污染稻田土,以盆栽实验研究了施用组配改良剂LMF(碳酸钙+偏高岭土+钙镁磷肥)对土壤中Pb、Cd和As的生物有效性和水稻糙米中Pb、Cd和As累积效应的影响.结果表明:施用LMF能显著增加供试土壤pH值、交换性盐基总量(TEB)和阳离子交换量(CEC),对盐基饱和度(BS)和有机质(OM)含量无显著影响.施用LMF能显著降低土壤中Pb、Cd的交换态和酸可提取态含量,以及降低Pb的TCLP提取态含量,对Cd的TCLP提取态含量无明显效果.LMF施用使土壤中As的交换态和TCLP提取态含量呈现先下降后上升的趋势,且均在施用量为2 g·kg-1时含量最低.随着LMF施用量的增加,水稻糙米中Pb、Cd的含量分别降低了8.44%~99.6%、27.5%~74.1%,而水稻糙米中As含量呈现出先下降后上升的趋势.除Cd的TCLP提取态和酸可提取态外,Pb、Cd和As的其它提取态含量与其在水稻糙米中的含量均呈现出显著正相关关系(p0.05或p0.01).     

复合改良剂对Cd污染稻田早晚稻产地修复效果

选取湖南省长沙市北山镇某中重度Cd污染稻田,连续种植早晚两季水稻,研究复合改良剂(石灰石+硅藻土+硫酸铁)对稻田土壤重金属Cd的生物有效性和水稻各部位累积Cd的影响.结果表明,施用复合改良剂提高了早、晚稻土壤pH值、CEC值,降低了早稻土壤中有机质含量(OM值).Cd的TCLP提取态与交换态Cd含量分别降低了18.0%~33.0%、5.4%~57.9%,但对晚稻土壤中Cd的2种提取态含量与OM值影响不显著.施用复合改良剂显著降低早稻糙米、谷壳、茎叶、根系中的Cd含量,分别降低了29.6%~56.1%、52.1%~54.0%、18.1%~80.7%、24.4%~41.6%.早稻与晚稻之间对Cd的转运能力呈现明显差异,Cd在晚稻植株体内的转运过程更为通畅.晚稻除谷壳中的Cd含量在2 g·kg~(-1)的添加量下有所上升外,复合改良剂对水稻各部位Cd含量影响不显著(P0.05).糙米中Cd含量与土壤中TCLP可提取态含量和Cd的交换态含量存在显著正相关关系.复合改良剂有效地抑制了早稻植株对土壤中Cd的吸收,糙米中的Cd含量显著降低;晚稻期间复合改良剂随水分流失,不能持续地固化土壤中的Cd,建议在各季稻之间补加一次.     

连续4 a施有机肥降低紫泥田镉活性与稻米镉含量

商品有机肥由于可能含镉（Cd）,并在施入后对水稻土中Cd的有效性具有"抑制"和"激活"的双重作用,导致施有机肥的稻米降Cd效应目前仍存在较大不确定性.通过选取湘东地区典型水稻土（紫泥田土种）,连续4 a定位监测了大田施用商品有机肥对双季稻稻米的降Cd效应,探索稻米Cd含量与双季稻不同生育期土壤Cd有效性、土壤因子（pH、土壤活性有机碳组分与铁氧化物）的关系.结果表明,施有机肥降低双季稻糙米Cd含量28%~56%,且晚稻糙米Cd含量降幅（43%~56%）高于早稻糙米Cd含量的降幅（28%~45%）,降幅的年际波动小.一方面,施有机肥也导致双季稻某些生育期（分蘖盛期自齐穗期）土壤有效态Cd含量平均下降6%~7%;土壤交换态Cd含量降低11%,土壤有机结合态Cd含量提高14%,直接反映土壤Cd有效性的降低.另一方面,施有机肥也稳定提升土壤pH值0.1~0.3个单位,促进土壤环境由酸性向微酸性发展,土壤活性有机碳组分（轻组有机碳、粗颗粒有机碳和细颗粒有机碳）含量大幅提升（53%、77%和107%）,间接反映土壤Cd有效性的降低.本研究表明,紫泥田连续施有机肥后,土壤Cd有效性下降是双季稻米Cd含量降低的关键驱动因素.     

不同镉水平下纳米沸石对土壤pH、CEC及Cd形态的影响

通过室内培养试验及土培试验研究了不同镉水平（1、5、10和15 mg·kg^-1）下纳米沸石和普通沸石对土壤pH、CEC及Cd形态的影响.结果表明,室内培养试验中,施用沸石（5、10和20 g·kg^-1）均显著提高了不同镉（1、5、10和15 mg·kg^-1）处理中的土壤pH和土壤CEC值,降低了土壤可交换态镉含量,增加了碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机态和残渣态镉含量,以纳米沸石（20 g·kg^-1）对土壤可交换态镉的降低效果最好.土壤pH、土壤CEC与土壤可交换态镉含量呈极显著负相关（P<0.01）,与铁锰氧化态镉含量均呈极显著正相关（P<0.01）.土培试验中,在1 mg·kg^-1和5 mg·kg^-1 Cd条件下,施用沸石（5、10和20 g·kg^-1）使土壤可交换态镉FDC降低了6.4%~63.2%,使大白菜地上部去离子水提取态镉和乙醇提取态镉的分配比例分别降低了2.1%~56%和11.8%~100%,相同沸石使用量下的降低效果以纳米沸石优于普通沸石.在1 mg·kg^-1 Cd条件下,大白菜地上部镉形态的FDC与土壤CAB-F和OM-F的FDC有显著相关性（P<0.05）;在5 mg·kg^-1 Cd条件下,大白菜地上部镉形态的FDC主要与土壤OM-F和RES-F形态的FDC存在显著相关性（P<0.05）.     

镉污染土壤淋洗剂研究进展

随着工农业的发展,土壤重金属污染问题日益突出,土壤污染治理已成为农业和环境等相关领域的研究热点。以土壤重金属污染中最严重的镉污染治理为研究目标,以化学淋洗剂为研究对象,综合评述了不同类型淋洗剂的洗脱机理、淋洗效果和影响因素,推荐了适用于不同镉污染土壤的淋洗剂,并对现阶段国内外镉污染土壤淋洗剂研究中存在的问题和研究方向进行了总结和展望。研究认为土壤镉污染复合淋洗技术的机理研究,淋洗技术的示范和推广,适用低渗透土壤的淋洗剂研发,淋洗下土壤及环境的变化研究,淋洗剂投放后土壤修复的数值模拟研究,低成本、高效率生物表面活性剂、螯合剂、土壤缓冲剂的开发,以及开展多学科的交叉融合研究等是未来镉污染土壤淋洗技术研究的主要方向。     

Cadmium in soybeans and the relevance to human exposure

<正>Introduction Cadmium is considered a human carcinogen by the International Agency for Research on Cancer(IARC,1993)and the US National Toxicology Program(NTP,1997).Cadmium contamination of food crops is a persistent issue for both the agricultural industry as well as consumers.This is an issue for agriculture because cadmium can be present in soils naturally or as a result of industrial processes and can contaminate foods that are consumed by humans.Industrial     

镉胁迫下稻田土壤微生物基因多样性的DGGE分子指纹分析

采用现代分子生物学技术,避开传统的分离培养过程,探讨重金属镉污染条件下稻田土壤微生物种群的基因多样性.经过直接从土壤中抽提总DNA,并对总DNA中16S rDNA及其中 V3可变区序列作PCR扩增、变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析等,对镉胁迫下稻田土壤总DNA、微生物种类分布进行了初步的研究,发现不同浓度镉胁迫下稻田土壤间的菌种有明显差异,DGGE技术可以用于污染环境下微生物多样性研究.同时对DGGE分子指纹图谱的生物信息学分析作了初步尝试,为污染环境下土壤微生物多样性研究提供了新的实验方法与依据.     

土壤中铜镉植物可利用性的表征

文章选取江西红壤和江苏黄棕壤两种酸、中性土壤为研究对象,在污染企业周边采集红壤-青菜,黄棕壤-水稻样品共22组,分析了土壤-植物体中重金属铜和镉的含量。同时,选取了0.1mol/LHCl、1mol/LNH4OAc、0.1mol/LEDTA和0.1mol/L柠檬酸4种化学提取剂提取土壤中重金属。结果表明,在综合考虑重金属铜、镉的毒性水平,不同种类植物的吸收系数和植物体含水率的差异后,0.1mol/LHCl能较好地反应土壤中重金属的植物可利用性,其与植物体内重金属权重离子冲量相关的决定系数达0.885。     

镉胁迫下不同小麦品种对镉的积累特性

通过盆栽试验筛选籽粒Cd低积累型小麦品种,为重金属污染耕地安全利用提供技术支撑.试验研究了 119个小麦品种植株各部位分别在1.5 mg·kg-1(低含量)和4.0 mg·kg-1(高含量)Cd污染土壤条件下对Cd的富集和转运特性,并探讨了小麦不同器官Cd含量的相关性和土壤Cd含量与小麦吸收Cd的关系.结果表明:①供试...     

镉污染高岭土电动修复试验研究

配置Cd2+初始浓度为500mg/kg的模拟污染高岭土,用电动技术对镉污染高岭土进行修复试验,研究了修复时间及阴极槽添加醋酸控制pH对修复效果的影响;并分析镉的迁移变化特征及电动修复前后土壤中镉的变化.结果表明,去除效率随着运行时间的增加而提高,在试验条件下,4天运行时间是经济有效的;控制阴极pH可以提高镉去除效率;在形态分布上,土壤中的镉以醋酸结合态为主,同时存在大量铁锰氧化物结合态;电动修复后,醋酸可提取态存在的镉含量降低.     

微波消解-原子吸收光谱法测定土壤中的铅、镉

用微波消解土壤,然后电热板加热驱酸的方法对土壤样品进行前期处理,并与标准法相比较,克服了标准法中湿法溶样的缺点,该法溶样完全、简便快速、消耗试剂量少,相对标准偏差均小于4.8%,回收率分别在96.1%~102.3%和94.0%~98.7%之间,具有较好的精密度和较高的回收率。